- 1. L’onde comme ébranlement d’un milieu
- 2. Caractéristiques générales d’une onde
- 3. Le principe de superposition
- 4. Les interférences
- 5. Décomposition en ondes périodiques
- 6. Les paquets d’ondes
- 7. Diffraction
- 8. Réflexion
- 9. Réfraction
- 10. Ondes solitaires – mascarets et tsunamis
- 11. Polarisation des ondes
- 12. Physique quantique
- 13. Ondes gravitationnelles
- 14. Bibiographie
ONDES, physique
Diffraction
Le phénomène de diffraction est la modification des caractéristiques d’une onde qui rencontre un obstacle. Il est commun à tous les types d’ondes mais est particulièrement intéressant dans le cas optique, où il se présente comme une perte de netteté des contours de l’image d’un objet éclairé. Il est la cause principale de la limite de performance des microscopes optiques. Incompatible avec la description géométrique de l’optique, la diffraction est caractéristique de la nature ondulatoire d’un processus physique, qu’il soit sonore, électromagnétique ou subatomique. Étudiée dès 1665 par l’astronome et physicien italien Francesco Grimaldi, qui suggère qu’elle est le signe que la lumière est un fluide en mouvement ondulatoire, elle est d’autant plus observable que la longueur d’onde est du même ordre de grandeur que la dimension de l’obstacle qu’elle franchit.
On comprend maintenant les phénomènes de diffraction comme la conséquence directe des interférences entre les ondes secondaires issues des points de contact entre le front d’onde et l’obstacle. Lorsque la surface de l’obstacle présente une structure périodique, l’image de diffraction a des propriétés particulières ; c’est la raison pour laquelle un disque CD présente une surface irisée lorsqu’il est éclairé. Un réseau optique est un instrument conçu pour disperser un rayon lumineux en utilisant cette caractéristique : les nombreux traits fins gravés de façon régulière sur un support diffractent la lumière et les positions des minima et maxima du faisceau final dépendent de la longueur d’onde du faisceau initial. Cela permet d’analyser « spectroscopiquement » la lumière émise dans un processus quelconque. Les phénomènes de diffraction n’apparaissent que lorsque la longueur d’onde est peu différente d’une dimension caractéristique de l’objet. Les ondes radio ou les ondes sonores ne subissent donc pas de diffraction par un obstacle de petite taille alors qu’au contraire les rayons X sont très sensibles à la géométrie des réseaux cristallins formés par les atomes dans de nombreux matériaux périodiques.
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Écrit par
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
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